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凝聚态物理学进展 2021年第2期10卷 56-65页

作者：宋叶刚方世超高云黄忠兵湖北大学物理与电子科学学院湖北武汉湖北大学材料科学与工程学院湖北武汉

本文使用第一性原理计算方法研究了极性苯分子4-氰基苯胺和4,5-二氨基邻苯二腈夹钒原子三明治团簇的结构和磁学性质。计算结果表明三明治团簇中极性苯分子以反铁电形式排列,且钒–钒平均间距随着分子层数的增加显著减小。团簇的热力学... 详细信息

本文使用第一性原理计算方法研究了极性苯分子4-氰基苯胺和4,5-二氨基邻苯二腈夹钒原子三明治团簇的结构和磁学性质。计算结果表明三明治团簇中极性苯分子以反铁电形式排列,且钒–钒平均间距随着分子层数的增加显著减小。团簇的热力学稳定性随着分子层数的增加逐渐减小,但迅速趋于平稳。极性苯分子构成的团簇呈现半金属或者是金属性质,而它们的磁基态及其稳定性强烈地依赖于分子层数,这与苯分子构成的团簇存在很大的差异。本文的研究结果对于调控有机分子和过渡金属原子复合物的磁电特性具有重要的借鉴作用。

关键词：第一性原理三明治团簇过渡金属极性分子磁性

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铋掺杂碳团簇、砷/铋类管状同分异构体与新型硼纳米管的理论预测

铋掺杂碳团簇、砷/铋类管状同分异构体与新型硼纳米管的理论预测

引用

作者：陈朝华河北师范大学

学位级别：硕士

过去的几十年,包含碳原子和金属原子的新材料受到人们的广泛关注,主要由于它们在催化剂、半导体、超导体以及量子器件等方面的潜在应用价值;碳团簇的研究也为后来的富勒烯以及纳米管的研究打下了良好的基础;此外,金属碳化物的研究对于... 详细信息

过去的几十年,包含碳原子和金属原子的新材料受到人们的广泛关注,主要由于它们在催化剂、半导体、超导体以及量子器件等方面的潜在应用价值;碳团簇的研究也为后来的富勒烯以及纳米管的研究打下了良好的基础;此外,金属碳化物的研究对于研究表面化学、燃烧进程和天体化学等都是非常重要的。本文基于密度泛函理论,以前人研究的TMC为基础,对Bi掺杂碳团簇BimCn进行了系统地研究,在结构演化、稳定性、电子结构和磁矩方面进行了分析;设计了一类无机金属络合物Fe(C)、Run(C)和Cr(P)团簇,研究了它们的电子结构和磁特性;构建了两类有限长中空Bi/As纳米管,并对它们的稳定性和电子性质进行了详细探索;构建了一类新型的Boron片和Boron纳米管,研究了它们的稳定性和电子特性。研究结果表明: (1)小尺寸的BiC、BiC表现出相似的结构演化规律:BiC(n=1-9、11、12)、BiC(n=1-12)均采用线性结构为基态结构;中等尺寸的BiC(n=10、13-19)以平面单环结构最为稳定;BiC的石墨层状结构比其他异构体都稳定。 (2)碳团簇的稳定性并不因Bi原子的加入而得到改善,其化学活性有所增强;Mulliken分析表明,Bi原子带有正电荷,即电荷转移方向由Bi原子转向C原子。BiC的总磁矩恒为1μB,BiC总磁矩呈现奇偶震荡,二者总磁矩皆由Bi原子局域磁矩提供;(3)分析类三明治团簇Fen(C)、Run(C)和Crn(P)的研究结果,发现Fe(C)、Ru(C)和Cr(P)表现出较高的稳定性;Fe,Ru在其所在的三明治团簇中都带有正电荷,Cr原子在Crn(P)中带有负电荷。除Ru(C)的总磁矩为2μB外,其余的Run(C)和Fen(C)的总磁矩均为0μB;两类Crn(P6)n+1也表现出非磁性(0μB)。 (4)随着尺寸的增长,两类BiNT和AsNT都表现出半导体特性,两类纳米管的总磁矩与局域磁矩都发生了淬灭,Bi-Bi键与As-As键呈现共价键特征,共价相互作用随尺寸增长在缓慢变弱。BiNT与AsNT的HOMO和LUMO轨道都表现出类sp3杂化特征,形成了σ键和π键分子轨道。 (5)通过对新型Boron片和Boron纳米管的优化计算,发现它们可以稳定存在,这类Boron片和Boron纳米管都表现出较好的金属性和电子传输特性,手性矢量为(-12, 4)的硼纳米管表现出半导体特性,间接带隙为0.31ev。

关键词：密度泛函理论电子结构磁特性三明治团簇 B纳米管

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